Компютърни мрежи и комуникации
Преобразуване на цифрови съобщения в цифрови сигнали
Изтегляне 7.77 Mb.
|
1.4.1.2. Преобразуване на цифрови съобщения в цифрови сигнали Този вид преобразуване се нарича кодиране в комуникационната линия (линейно кодиране). Използва се линеен код, под което се разбират правилата, установяващи съответствие между поредицата битове на протоколната единица (кадъра на каналния слой) и символите, с които те се представят за предаване по комуникационната линия. Линейният код се избира така, че параметрите на резултатния сигнал и честотния му спектър да съответстват на възможностите на съответната физическа среда. Основните цели на линейното кодиране са:
Най-използваните линейни кодове в компютърните мрежи са кодовете NRZ – L, NRZI, AMI, HBP – n, Манчестерски и Диференциален манчестерски кодове. Код NRZ – L (Non Return to Zero Level) се използва за предаването на 12 с положителни импулси и на 02 чрез импулси с отрицателна полярност (Фиг.21.). Цифрово съобщение 
1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 t
t
Недостатъците за този код са наличие на постоянна съставна в предавания сигнал и голяма вероятност за загуба на синхронизация при дълги последователности от 12 и 02.
Фиг.22. Графика на код NRZI. Предимства на кода NRZI са: елиминира се шума при предаването, лесно се установява смяната на полярността. Полярността на импулсите няма значение и проводниците могат да се разменят. Недостатъците са: наличие на постоянна съставна на тока в сигналите и вероятна загуба на синхронизация между предавателя и приемника при дълги поредици от 12 и 02. Кодовете NRZ се използват основно за запис на информация върху магнитни носители. В LAN – NRZ се използват от стандарта IEEE 802.12 (100 VG – Any LAN) за предаване на данни по усукани двойки медни проводници. Код AMI (Alternative Mark Inversion) използва се алтернативна смяна на знака на полярността на импулсите. Последователните 12 на съобщението се предават чрез импулси с еднакви амплитуди, но със сменяща се полярност, а двоичните нули се предават като липса на импулс в съответното време (Фиг.23.). Цифрово съобщение
1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 t Uk t Код AMI Фиг.23. Графика на код AMI.
Предимства на код AMI са: кодираният сигнал има по-тесен честотен спектър от първоначалното съобщение и има възможност за откриване на грешки при предаване – ако два последователни импулса имат еднаква полярност. Недостатък е, че при дълга поредица от двоични 02 се губи синхронизацията между предавателя и приемника. Кодът AMI се използва в ИКМ системите – ИКМ – 30 и ИКМ – 120.
0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 t
t
Фиг.24. Графика на код HDB-3. Код HDB – 3 е приложен в ИКМ – 30 , ИКМ – 480 и ИКМ- 1920. Всяка поредица от четири импулса се замества с един, който нарушава биполярното правило. Честотният спектър на HDB – n кодовете е половината от скоростта на двоичните елементи в съобщението и тези кодове са подходящи за използване във високоскоростни системи за предаване. Манчестерски и диференциални манчестерски кодове са приложени в локалните компютърни мрежи. Те позволяват на приемника лесно да се синхронизира от получения от предавателя сигнал. 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 t
Uk t Фиг.25. Манчестерски код приложен в стандарта за IEEE 802.3 Basebаnd. При манчестерския код двоичната единица от съобщението се кодира като един положителен импулс от +0,85 V и един отрицателен от -0,85 V, всеки от които с продължителност половината от двоичната единица. Двоичната нула се кодира по обратния на двоичните единици способ от - 0,85 V, + 0,85 V (Фиг.25.).
1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 t t
Фиг.26. Графика на диференциален манчестерски код. При диференциалния манчестерски код двоичните елементи се кодират също с преход на полярността, като в началото на двоичната нула се извършва преход към обратно полярност спрямо предния импулс – при кодиране на двоичната единица липсва този преход (Фиг.26.). Този код е по-шумоустойчив, но изисква по-сложен хардуер. Недостатък на двата кода е, че честотната лента се увеличава два пъти. Ако се предава със скорост 10 Mb/s е необходим канал за предаване на данни с честотна лента 20 MHz. ( стандарт IEEE 802.3 Eternet). Алтернативни знакосменящи кодове ( 4B/5B, 5B/6B, 8B/10B и др.) се използват във влакнесто-оптичните системи за предаване на данни на големи разстояния. Обща черта на тези кодове е, че са от вида nB/mB, т.е. всяка група от n бита се кодира с група от m бита . Една част от кодираната група се използва за предаване на данни, а останалата – за предаване на управляваща информация, използвана от физическия слой.
Физическото предаване на битове е основната функция на физическия слой. Състои се във физическо предаване на логически структуриран поток от битове. Обикновено се изисква предавателят и приемникът да се синхронизират по фаза и да работят с една и съща честота. Това е гаранция за правилното приемане и разпознаване на двоичните сигнали от приемащата страна. Синхронизация по битове е функция на физическия слой за синхронизиране работата на предавателя и приемника на свързаните с комуникационна линия възли от компютърната мрежа. Липсата на синхронизация води до неправилно тълкуване на приетия поток и грешка в съобщениеята. Когато не се предават данни по каналите за да се поддържа синхронизацията се използва синхронизиращ знак, който се предава от предавателя към премника за установяване и поддържане на синхронизацията. Приемникът обикновено се синхронизира от тактовата честота от приетия поток данни от предавателя. Физическият интерфейс се реализира в зависимост от състава и структурата на управляващите сигнали, данните и препоръките на ICU (International Communication Union). Свързването на терминалите към обществената телефонн мрежа чрез аналогови модеми става по препоръка V.224 (RS – 232C), която използва аналогова синхронизация. За свързване на терминали по асинхронни и синхронни цифрови канали чрез телефонната мрежа за предаване на данни са разработени препоръките X.20 и X.21. При тях интерфейсът е цифров и се предава управляващи сигнали във вид на последователни кодови комбинации. За преходни периоди, в какъвто е България е разработена препоръката X.21 bis за абонати, които се включват към цифрови мрежи по аналогови линии.
Каналният слой използва услугите на физическия слой, разширява техните възможности и ги предоставя на мрежовия слой. Основна задча на каналния слой е осигуряване на надежден канал за предаване на данни между два съседни мрежови възли и отсъствие на грешки при физическото предаване на сигналите. Данните, които се предават се разделят на блокове – наречени кадри (frames) с дължина от няколко стотин до няколко хиляди байта. Следва последователно предаване на кадрите един след друг в канала, като обикновено се изисква потвърждение (квитанция) от приемащия възел за правилното приемане на всеки един от тях. За откриване и евентуално коригиране на грешки в кадрите при предаване, и приемане им по канала всеки кадър се кодира с шумоустойчив код. Във функциите на каналния слой влизат следните дейности:
Протоколите работещи в каналния слой се делят на две големи подгрупи:
Протоколите с използване на обратна връзка (ОВ) се използват в двупосочните канали, а тези без ОВ – в еднопосочните. Използват се три основни вида ОВ:
От трите вида обратни връзки най-голямо приложение има РОВ, тъй като при този вид обратното направление е малко натоварено с трафик и се повишава скороста на предаване на данните. Използват се основно два вида сигнала в РОВ:
Квитанциите се подразделят на частни, групови и псевдоквитанции: Частната квитанция с номер k означава, че кадърът с номер n е приет правилно (обикновено = ).
Груповата квитанция с номер k означава, че всички кадри с номера са приети.
Псевдоквитанцията с номер означава, че кадър с номер n не е записан в буфера на приемника и е необходимо да се повтори предаването му. Това е и сигнал да се намали скоростта на предаване, за да не се препълва буфера на приемника.
Заявката за повторно предаване на кадри (псевдоквитанция), означава, че - приемникът иска повтаряне на кадър (кадри) приет с грешка. 1.4.2.1. Процедури за информационен обмен в каналния слой Във всеки кадър с дължина n се предават ки - информационни бита и кс – служебни бита, където = ки + кс
За ефективността на използване на каналите се съди по величината
Където: n’ = n + брой повторени кадри при грешки; Процедурите на информационния обмен в канала се разделят на два класа:
Предпочита се предаването на кадри с постоянна дължина, тъй като в този случаи каналът за предаване на данни се ползва по-ефективно. При предаването на кадри с променлива дължина за да се използва по-ефективно канала обикновенно първичните кадри се преобразуват във вторични кадри с еднаква дължина. Постигането на достоверно предаване на кадрите по каналите се реализира с използване на следните три процедури:
В процедурите с изпреварваща корекция всеки кадър от съобщението се предва до тогава, докато не се приеме без грешка. Тези процедури не постигат добър показател на ефективност , но с по-голяма вероятност гарантират предаването на кадрите за определено време. Използват се в случаите, когато се предават съобщения чувствителни към закъанението и се задават високи изисквания към закъснението на данните.
В процедурите със закъсняваща корекция, повторното предаване на кадър се изпълнява само след получаване на отрицателна квитанция или след изтичане на определения таймаут (време за получаване на положителна квитанция). При тази процедура се постига висока стойност на ефективността и се прилага за канали с добро качество и по-малка вероятност за грешка при предаване на данните.
Процедурите с комбинирана корекция са комбинация между горните две. 1.4.2.2. Формиране на кадри в каналния слой Типичната структура на кадъра на комуникационна система е съставена от данни и служебна информация (Фиг.27.). ДАННИ КОНТРОЛНО ФЛАГ АДРЕС УПРАВЛЕНИЕ (пакет на мрежовия слой) ПОЛЕ FCS ФЛАГ Фиг.27. Кадър на комуникационна система.
Съществуват битово и байтово ориентирани протоколи в каналния слой. Байтово ориентираните протоколи са по-удобни за реализация в компютрите, но имат по-ниска шумоустойчивост (BSC, SLIP, PPP, DDCMP). Битово ориентираните протоколи имат по-голяма свобода при избора на дължината на кадъра и позволяват по-добро използване на пропускателната способност на канала (HDLC, LAP, LAPB, LAPD, LAFP, LAMP). 1.4.2.3. Определяне на границите на кадрите Определянето на границата на кадрите се нарича още синхронизация по кадри. Съществуват три метода за определяне на границите на кадрите:
Този метод се използва при байтово ориентираните протоколи. В служебната информация в началото на всеки кадър се посочва броят на символите в кадъра. Приемникът определя началото и края на кадъра чрез броене на символите. Недостатъци на метода са:
3. Чрез добавяне или премахване на битове /двоични нули/. Този метод се използва при битово- ориентирани протоколи от семейство LAP (HDCL, LAPB, LAPD, LAPF, LAPM). Използва се флаг 01111110 за означаване на границите на кадъра ( 02 + шест 12 + 02). Ако в полетата <АДРЕС> <УПРАВЛЕНИЕ><ДАННИ> 111111 1111101 111110 1111100 В приемния модул когато се преброят шест единици се установява, че това е флагът. Следващата поредица се приемат за данни от кадъра до откриване на следващия флаг, ограничаващ кадъра. Добавените в кадъра служебни нули се откриват и се премахват от втория модул на каналния слой. 1.4.2.4. Контрол на грешките в кадрите Откриването на грешките и/или коригирането им е основна функция на каналния слой. За целта към всеки кадър на КС се добавя контролно поле (FCS). От способа за формиране на контролното поле зависи степента на шумозащитеност на кадрите. Най-често използваните способи са два:
При първия способ кадърът се разделя на блокове с определен размер, след което те се събират по При втория способ кадърът се дели на “образуващ” полином и остатъкът от деленето се записва в полето Надеждността на предаване по даден канал зависи както от типа и качеството на канала, така и от режима на използване на шумоустойчивите кодове, които могат да бъдат:
Способността на кода да открива и коригира грешки зависи от неговото кодово разстояние. Колкото по-голямо е то за даден код, толкова по-голяма е неговата откриваща и коригираща способност. В еднопосочните канали се използват главно шумоустойчиви кодове в режим на коригиране на грешки, тъй като няма обратен канал за синхронизиране на сгрешени кадри и повторното им предване. Тези канали се реализират по-сложнно и са с много висока цена. Двупосочните канали работят в режим на откриване на грешки при лесна и евтина схемна реализация. Контролът на грешките в кадрите се осъществява в следните режими:
1.4.2.5. Повишаване на шумоустойчивостта на канала. За повишаване на шумоустойчивостта на каналите са създадени редица схемни решения. Всяко решение има своите предимства и недостатъци. източник на данни /пакети/ кодирне с шумоустой-чив код форми-ране на кадри добавяне на нули огранича- ване с флагове цифров канал получател на данни /пакети/ форми- ране на пакети декодиране с шумо- устойчив код търсене на флагове премахване на нули Фиг. 28. Схема на разширен канал. На Фиг.28. е показана схема на кодиране и предаване на данни по протокол от семейство LAP. От схемата се вижда, че шумоустойчивият код трябва да открива грешки не само в цифровия канал (ЦК) , а в сложен разширен канал (РК), който се различава от ЦК и има свои специфични грешки, тъй като шумоустойчивият код не обхваща процедурата по добавяне на нули. За повишаване на шумоустойчивостта на канала е необходимо да се приближи кодера и декодера към цифровия канал. Шумоустойчивостта на канала може да се повиши чрез размяна на местата на кодера (декодера) и процедурата добавяне и премахване на нули. След кодирането в полето Шумоустойчивостта на канала може да се повиши чрез размяна на местата на кодера (декодера) и процедурата добавяне и премахване на нули (Фиг.29.). След кодирането в полето Източ-ник на данни /пакети/ Добавя-не на нули Шумоустойчиво кодира не Формиране на кадри Ограни чаване с флагове Строго ДН в Цифров канал Търсене на флагове Строго ПН в Шумоустойчиво декодиране Премах-ване на нули Форми-ране на пакети Полу чател на па кети Фиг.29. Схема на модифициран разширен канал. формиране на първичен кадър
извличане на пакети от ПК Фиг.30. Схема с формиране на първични кадри и извличане на пакети от тях. Този метод внася допълнителен излишък от четири бита в контролното поле. Получава се модифициран разширен канал, който е доста сложен и в него могат да се получат грешки от деформиране на флага и лъжливото му разпознаване. За да се избегнат тези грешки има възможност за разполагане на кодера непосредствено до цифровия канал. В защрихованата част на схемата от Фиг. 30. са представени схемите за формиране на пъвичните кадри и извличане на пакетите от тях. След формиране на първичен кадър те постъпват на устройство за формиране на вторични кадри (ВКК) с дължина “К” бита, които се кодират с шумоустойчив код и подават към цифровия канал . 1.4.2.6. Управление на потока от данни Потокът от данни е необходимо да се управлява (flow control) по три причини:
За управление на потока данни се използват основно два метода:
Старт - стопен метод за управление на потока отданни. ( Alternating Bit Protocol) се прилага при използване на асинхронните модеми за свързване. В канала се изпраща само един кадър, след което се чака квитанция за правилно приемане и след получаването и се изпраща следващият кадър.
ПРЕДАВАТЕЛ t
ПРИЕМНИК t Фиг.31. Временна диаграма на старт – стопен метод за управление на потока от данни. Използва се механизмът на таймаута. Ако не се получи положителна квитанция в течение на зададен интервал от време, то кадърът се повтаря. Ако по обратния канал се “загуби” положителна квитанция, след таймаута се предава отново същият кадър. За да не се дублират тези кадри се използва поредния номер на кадъра в служебната част на кадъра. Този номер за всеки кадър е уникален и се съхранява при повторно предаване. Предаването на квитанцията изисква допълнително време и това се счита за недостатък. Метод на управление “плъзгащ се прозорец”е показан на Фиг. 32. и се ползва от семейство LAP – протоколи. В канала с един прозорец се предават N кадъра един след друг. Числото N е размер на прозореца и зависи от сумарното закъснение на сигнала в права и обратна посока. Предавателят предава прозорец от N кадъра в канала до момента на получаване на първата квитанция на приемника. Протоколите от семейство LAP използват две широчини на прозореца от протоколни единици: нормална, при която широчина на прозореца е N = 8 кадъра и разширен прозорец, при който N = 128 кадъра.
9 8 7 6 5 4 3 1 2 0 t
t Квитанции, изпратени от
приемника t
Метод на управление “плъзгащ се прозорец”е показан на Фиг. 32. и се ползва от семейство LAP – протоколи. В канала с един прозорец се предават N кадъра един след друг. N е размер на прозореца и зависи от сумарното закъснение на сигнала в права и обратна посока. Предавателят предава прозорец от N кадърa в канала до момента на получаване на първата квитанция на приемника. Квитанциите се издават или в съответствие с номера на кадъра или за последния кадър от групата на приетите кадри. Контрол за състоянието на канала е функция на комуникационната система, с която се извършва оценка на текущото състояние на канала с цел осигуряване на необходимата достоверност на предаваната информация. При аналоговите канали контролът се осъществява по параметрите на сигналите, постъпващи на демодулатора. В цифровите канали контролът се осъществява по честотата на постъпване в приемника на сгрешени кодови комбинации. Комуникационните канали се контролират, както в процеса на предаване на данни, така и при отсъствие на предаване с помощтта на специални контролни тестове. Идентификация на предавателя и приемника чрез адреси е функци на каналния слой, с която оредавателят и приемникът в даден канал се разпознават с помощта на адреси на ниво комуникационна система. Адресите се указват в адресните полета на всеки кадър. В локалните компютърни мрежи тези адреси се наричат MAC – адреси – тъй като те се формират от долния подслой (MAC- подслой) на каналния слой.
Мрежовият слой (МС) осигурява обмяната на информация между обектите на транспортния слой. Протоколите на физическия и канален слой са локални, защото се отнасят само към едно от ребрата на графа, описващ комуникационната мрежа (между два съседни мрежови възли). За разлика от протоколите на първите два слоя протоколите на мрежовия слой са глобални, защото се реализират в подмрежата като цяло и са тясно свързани с топологията й. Мрежовият слой има стратегически управляващи функции, като основна негова задача е да определи маршрута на пакетите от подателя към получателя им. За целта в междинните възли (рутерите) на подмрежата се използват алгоритми за оптимално маршрутизиране на базата на някякъв критерий (време или дължина на пътя за преминаване на протоколните единици през КМ). В локалните компютърни мрежи с общ (споделен) канал маршрутизирането е просто и почти липсва. За да не се получат задръствания в мрежата от много на брой пакети, мрежовият слой се занимава и с контрол на натовареността на подмрежата. Осгурява се стабилна и гъвкава среда за взаимодействие на различни подмрежи. В слоя са вградени и тарифо-отчитащи функции за определяне трафика и дължимите сметки на абонатите, ползващи услугите на дадена подмрежа. Мрежовият слой на крайния възел “подател” формира пакети от данни на базата на получено съобщение от транспортния слой. Когато съобщението е голямо мрежовият слой го фрагментира на пакети, чиито дължина зависи от стандарта, по който е изградена комуникационната мрежа. Части от съобщението се поставят в поле <данни> на пакета, след което към него се добавя служебна информация, необходима за правилното функциониране на мрежовия слой. Формираният пакет се предава на каналния слой и фрагменти от него попадат в полето <данни> на кадъра на каналния слой. По избран маршрут кадърът се предава през междинни възли на подмрежата. Във всеки междинен възел кадърът се извлича от потока от данни, проверява се за грешки и се изпраща в посока на крайния възел - получател. В крайния възел протоколните единици на каналния и мрежовия слой се дефрагментират, формира се съобщението и през транспортния слой се предава за по-нататъшна обработка от горните слоеве на отворения модел (OSI). OSI – моделът определя два вида услуги на мрежовия слой:
Тези услуги осигуряват предаване на данни по предварително изградено логическо съединение. По този метод функционират протоколи Х. 25 и Х.75. Осъществяват се следните услуги:
Tези услуги се ползват от транспортния слой на отворения модел – протокол Х.224 / клас 0, 2 , 4.
Предаването на данни е опростено, но не е толкова надеждно. Съобщението се разделя на дейтаграми, всяка от които се предава независимо от останалите по различни маршрути. Съществува възможност за объркване на реда на дейтаграмите при пристигането им и затова горните слоеве имат грижата за подреждането им. Такива са протоколите IPX и IP. Основните функции на мрежовия слой са:
Използва се еднозначна идентификация на адресираните обекти на мрежовия слой на модела. Приложен е йерархичен принцип на адресация на комуникационните мрежи и възлите в тях. Използват се адреси с няколко степени:
Мрежовият протокол Х.25 използва 14 цифров десетичен адрес (номер) по препоръка Х.121 на ITU. Първите три цифри определят кода на държавата. Четвъртата цифра специфицира кода на мрежата, цифрите от 5 до 9 формират адреса на хоста и последните пет цифри определят вътрешния адрес на хоста. Последните две части от адреса заедно формират адреса на абоната от мрежата. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
държавата на мр. адрес на абонат Фиг.33. Структура на мрежовите адреси за протокол x.25. Протоколът IP v 4 (версия 4 ) използва 4 байтови адреси, чиято йерархия е по-проста и се състои от две степени: първа степен адрес на мрежата; втора степен адрес на хост. В този протокол границита между двете степени се определя от подмрежова маска.
Маршрутизацията е най-важната функция на мрежовия слой. Свързана е с избор на оптимален маршрут за преминаване на пакетите през подмрежата на базата на зададен критерий. Методите за маршрутизация се делят на две големи групи:
При фиксираните методи направлението на пакета не зависи от натоварването на сегментите на комуникационната мрежа. Използват се в подмрежите с проста топология или за магистралите на големите подмрежи. Недостатък на тези методи е неефективното използване на пропускателната способност на мрежата и съществува възможност за претоварване на някои подмрежи. Адаптивните методи използват текуща информация за състоянието и натоварването на подмрежата. Потоците от пакети се преразпределят в зависимост от конкретното състояние, с което се намалва средното време за закъснение на пакетите в мрежта. Междинните възли (рутерите) обменят помежду си служебна информация за дължината на опашките и натоварването на процесорите си, за състоянието на каналите и тяхната пропускателна способност, както и за наличните подмрежи в мрежата. Адаптивните методи се делят на две подгрупи:
При дистанционно-векторните алгоритми всеки рутер поддържа таблица (вектор), съдържаща известните му най-кратки разстояния на различните маршрути в подмрежата и заедно с номерата на съответния изходен порт за предаване на пакетите. Таблицата се обновява периодично чрез обмен на информация със съседните рутери. Разстоянието между абонатите се измерва в скокове (hops), чрез броя на междинните маршрутизатори, през които трябва да премине пакетът. Използва се и друг параметър като: времето за закъснение на пакетите в милисекунди, общата дължина на опашките на чакащите пакети, натоварването на процесора на маршрутизатора и др. Таблицата с вектори във всеки маршрутизатор се актуализира периодически. В крайна сметка всеки маршрутизатор получава обобщена информация за работещите маршртизатори в подмрежата и за разстоянието до тях. Дистанционно-векторните алгоритми работят добре само в неголеми мрежи поради големия брой итерации за актуализация и възможните изменения в конфигурацията. Такива протоколи са RIP (Routing Information Protocol) и IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), които се използват в Internet. В алгоритмите използващи за критерии състоянието на каналите всеки рутер изпраща на всички останали рутери в мрежата не цялата маршутна таблица, а само частта, описваща състоянието на неговите собствени канали. Тези алгоритми имат по-бърза сходимост и не образуват затворени контури на маршрутизация. При тези алгоритми всеки маршрутизатор работи по следната схема:
Чрез тези действия всеки рутер получава достатъчно информация за построяване на точен граф на подмрежата. Пример за такива алгоритми са: Протоколът OSPF (Open Shortest Pat First), широко използван в Internet и протокола NLSP (NetWare Link Service Protocol) от протоколния стек Net Ware (IPX/SPX) на фирма Novell. От друга гледна точка методите за маршрутизация се делят на:
Комутацията на пакетите се прилага основно в глобалните (WAN) мрежи, но намира приложение и в каналния слой на локалните мрежи (LAN). Комутацията е функция на междинните мрежови възли. Тази функция е наложителна поради липса във всеки момент на пряка връзка между два крайни възела в подмрежата. Изпълнява се от комутатор/маршрутизатор показан на Фиг.34. и се състои в пренасочване на съобщението от канал на входна линия в някои канал на изходната линия. Връзката между двете линии се определя от алгоритъм за маршрутизиране. Пакетите на предаваното съобщение постъпват на една от входните линии на комутатор/маршрутизаора записват се в буфер и по съдържанието на адресното поле и заложения алгоритъм се определя изходният порт. Адресното поле на пакета съдържа или пълния адрес на крайния възел получател (при дейтаграмен режим) или идентификатор на виртуалното съединение (VCI), когато подмрежата използва режим на виртуално съединение. КОМУТАТОР МАРШРУТИЗАТОР 1 1
2 2
N M Фиг.34. Схема на комутатор/маршрутизатор. При режим на виртуално съединение маршрутизиращият алгоритъм поддържа таблица със съответните значения за входен порт и изходен порт. Таблицата се актуализира при създаване на всяко ново виртуално съединение и при всяко разпадане на работило съединение.
1.5.4. Управление на натоварването на подмрежата Това управление е функция на мрежовия слой, свързано е с избягване на претоварването в комуникационните мрежи, което води до влошаване на работните характеристики на мрежите. Претоварването може да има локален и глобален характер. производителност доставки пакети/сек. 1 2 N натоварване генериран пакети/ сек. Фиг.35. Графика на производителността на подмрежа.
Производителността на мрежата без управление расте линейно с увеличаване на натоварването. Линейността се нарушава след препълване на буферите на рутерите при N = 1.4. Функции на транспортния слой. Транспортният слой (ТС) осигурява обмен на данни между обектите на сесийния слой. Той в голяма степен подобрява качеството на обслужване на мрежовия слой. Качеството на обслужване от ТС се определя от:
Главна задача на ТС е да приеме данните от сесийния слой, ако е необходимо да ги раздели на по-малки части и да ги предаде на мрежовия слой. Слоят гарантира, че протоколните единици ще пристигнат и се подредят в правилен ред в крайния възел на комуникацията. Транспортните протоколи работят от “край до край”. Програмите, реализиращи функциите на ТС се стартират в двата крайни възела и си взаимодействат. Протоколите от долните слоеве (ФС, КС, МС) не работят от “край до край”. Те доставят информация по отделни участъци от мрежата. Всеки междинен възел има един мрежов модул и по два канални и физически модула за съгласуване със съседните възли. На практика ТС осигурява информационен обмен между приложните процеси на крайните възли. Приложните процеси в хоста си взаимодействат чрез сесийния слой, който за това взаимодействие се явява най-долен от модела. Транспортните услуги се делят на два вида:
7 КВ1 КВ2 7 6 6 5 5 4 3 2 1 3 3 2 2 1 1 2 2 1 1 4 ТРАНСПОРТЕН ПРОТОКОЛ Х.224 3 МВ 1 МВ n
2 LAPB 1
ПОДМРЕЖА Фиг.36. Зони на действие на физическите, канални, мрежови и транспортни протоколи. В услугите с установяване на логическо съединение (connection mode), преди предването на информацията се установява логическо съединение между транспортните модули на двата крайните възли. Комуникационният процес се състои от три фази: установяване на съединение; предаване на данни; възстановяване на системата. В такъв режим работи протокол Х.224 за мрежи с комутация на пакети, който поддържа пет класа на обслужване:
Този протокол е подобен на транспортния протокол TCP на комуникационния модел TCP/IP приложен в Internet. Услугите без установяване на логическо съединение (connection less mode), са свързани с предаване на транспортни блокове без предварително споразумение между крайните възли на мрежата.Ползват се когато не се изисква голяма надеждност на предаването и при тях е възможна загуба на прортоколна единица или размяна на реда на следване на блоковете. Този тип грешки се възстановяват от протоколите на по-горните нива на отворения модел. Няма пряка зависимост между транспортните и мрежовите протоколи с и без установяване на логическа връзка между крайните абонати на мрежата. Всяка от двата вида транспортни услуги може да се използва с всяка от двата вида мрежови услуги. Когато се използва транстпортен протокол с установяване на логическо съединение (Х. 224) над мрежов протокол от същия вид (X.25) – номерирането на пакетите, проверката за грешки и предаването на квитанции се извършва от мрежовия слой и след това се повтаря от транспортния слой. Ако се използва транспортен протокол с установяване на логическо съединение (TCP) над мрежов протокол без установяване на съединение (IP), то транспортният протокол разделя потока данни, идващ от горния слой на сегменти, които в мрежовия протокол (IP) се капсулират в IP – дейтаграми, всяка от които се предава сама за себе си. Възможно е различните дейтаграми да преминат по различен маршрут. Транспортният протокол в приемния възел се грижи за правилното приемане на фрагментите и тяхното подреждане. Функциите на транспортния слой се делят на управляващи функции и функции, свързани с предаването на данни. Най-важни функции на слоя са:
Транспортният слой и всички над него се реализират само софтуерно, чрез инсталиране във възлите на мрежата на програмни модули а реализация на съответните протоколи.
Сесииният слой (СС) осъществява съединения (сесии) между два приложни процеса от различни крайни възли. Той изпълнява два вида функции:
Под сесия се разбира последователноста от процедури на диалог между обектите от представителния слой на крайните възли, извършван по съединения на сесийния слой. Един обект от представителния слой може да участва едновременно в няколко сесии. Когато обект от представителния слой в един краен възел иска да се свърже с обект от представителния слой на друг краен възел, той известява за това сесийния слой, като привлича от своя страна транспортния слой за изграждане на транспортно съединение между двата възела. Тъй като потребителите възприемат трудно транспортните адреси, сесииния слой работа със символни имена на сесиите вместо с цифровите адреси. При създаване на дадена сесия се установяват следните съглашения:
Основните функции, които изпълнява сесииния слой са:
Сесииният слой предлага услуги с установяване на съединение, като услугите се реализират в три фази:
Услугите по предаване на данни се делят на:
Услугите на сесииния слой се определят от ISO като логически групи от взаимосвързани услуги, които се договарят между потребителите при установяване на съединение. Функциите на сесийния се определят от препоръка Х. 215 на ITU, а препоръка Х. 225 определя функциите на сесийния протокол.
Представителният слой е ангажиран със синтаксиса и семантиката на предаваната информация. Предназначението му е да извърши преобразуване на данните по отношение на техните формати, кодове и структури. При необходимост представителният слой извършва компресия и криптиране на данните. Основни функции на представителния слой са:
Представителният слой предлага услуги само с установяване на съединение, които преминават през четири фази:
Типична функция за представителния слой е кодиране на данните по съгласуван или стандартен начин. За да е възможна комуникацията между различни компютри е необходимо структурите от данни за обмен да са дефинирани по абстрактен начин съвместно с използването на стандартно кодиране при предаването им. Представителният слой функционира с абстрактни структури от данни. При обмена на информация между потребители всяка приложна система дефинира своите съобщения и структура от данни, като използва език с абстрактен синтаксис ASN.1 (Abstract Syntax Notation) по ITU – препоръка Х.208. Синтаксисът на езика ANS.1 e както в езика Pascal. Потребителите могат да се договарят по между си за набор от абстрактния синтаксис, който ще се използва при предаване.
Приложният слой осигурява средствата за достъп на приложните процеси до OSI – обкръжението. Реализира се чрез набор от програми, всяка от които осигурява вид мрежово обслужване ( FTAM, VT, MOTIS, CMIT,MMS и др.). Всички слоеве на OSI- модела се грижат за функционирането на приложния слой. Той осигурява взаимодействие между приложните процеси в един или няколко хоста. Под приложен процес се разбира елемент на системата, който извършва обработка на информацията в съответствие с основната целева функция на системата. Пример за приложен процес са:
Представителният слой определя формата за представяне на данните, а приложният слой определя съдържанието на информацията. Услугите, които извършва приложния слой са:
Протоколите, които се използват в приложния слой на отворения модел са следните:
Услугите на протокола FTAM са предназначени за следните видове файлове:
Съществуват два режима на работа:
MOTIS е по препоръка на ITU – X.400, която има две версии:
Препоръка Х. 400 предлага повече средства за контрол в сравнение с протокола SMTP на Internet за E-mail, като предоставяне на подателя на информация за това дали съобщението е пристигнало до получателя, дали е прочетено или не, дали е изтрито и дали е направен отговор.
Протоколът Х.500 предлага сигурен глобален достъп до информационното хранилище (директория), независимо дали базата данни се намира на един компютър или е разпределена.
ISО е дефинирала пет области за управление на компютърната мрежа:
Каталог: 4-kurs -> 7-semestyr 7-semestyr -> Вариант 7 Кратки въпроси 7-semestyr -> Вариант 1 От какво зависи капацитета на съобщителната среда? Изтегляне 7.77 Mb. Сподели с приятели:
|